Происхождение Вселенной, Солнечной системы и Земли. Мир глазами современной науки - Владимир Воронцов

Скачать книгу

отталкивания делало возможным существование статичной Вселенной, которая не обязательно должна быть бесконечной, как у Ньютона, а могла быть конечной и замкнутой, каковой она и стала у Эйнштейна.

      Разумеется, постулирование силы гравитационного отталкивания «на пустом месте» не могло не вызвать замечаний со стороны других учёных. Одним из первых, кто выступил с критикой эйнштейновской модели Вселенной, был российский физик и математик Александр Фридман2 (1888—1925). Он доказал, что первоначальное решение Эйнштейна не было ошибочным: Вселенная действительно должна пребывать в движении, т.е. либо расширяться, либо сжиматься. Что происходит в реальности, должны показать наблюдения. Фридман в качестве примера рассмотрел две модели Вселенной: расширяющуюся и чередующую периоды сжатия и расширения (пульсирующая Вселенная). Но самое интересное: какую бы модель мы ни принимали, из неё неизбежно вытекало, что когда-то Вселенная была сжатой до невообразимо высокой плотности. «Возможны случаи, когда Вселенная сжимается в точку (в ничто), затем снова из точки доводит свой радиус до некоторого значения…» – писал А. Фридман (Фридман, 1966).

      Впрочем, все эти рассуждения о расширяющейся Вселенной воспринимались поначалу скептически. С их критикой выступил и сам Эйнштейн. Астрономы не соглашались считать подобные теории описанием реального мира до тех пор, пока они не будут подтверждены наблюдениями (Ксанфомалити, 2005; Левин, 2007).

      1.1 Астрономические свидетельства расширения Вселенной

      Ещё в 1912 г. астроном В. Слайфер из Флагстафской обсерватории (Аризона, США), наблюдая спектры некоторых туманностей, обнаружил, что их оптические линии сильно смещены в красную сторону, т.е. в сторону длинных волн. Слайфер продолжал свои наблюдения много лет. Затем к нему присоединился астроном Эдвин Хаббл (1889—1953): в его распоряжении был самый большой тогда 2,5-метровый телескоп обсерватории «Маунт-Вилсон» (Калифорния, США). В 1929 г. Хаббл пришёл к выводу, что красное смещение обусловлено эффектом Доплера3 и является следствием взаимного удаления галактик.

      Хаббл обнаружил, что чем дальше от нас находятся галактики, тем с большей скоростью они удаляются. Некоторые галактики удаляются от нас со скоростью 1 тыс. км/с, другие, находящиеся вдвое дальше, со скоростью 2 тыс. км/с и т. д.

      Эта закономерность послужила основанием для формулировки ещё одного космологического закона, закона красного смещения, или закона Хаббла. Он гласит, что оптические линии в спектрах Галактик смещены в красную область, причём смещение тем больше, чем дальше находится Галактика4. (Закон Хаббла указывает на то, что начиная с некоторого расстояния, называемого хаббловским, галактики удаляются со сверхсветовой скоростью. Исходя из величины постоянной Хаббла, это расстояние составляет 13,7 млрд световых лет) (Линевивер, 2005).

      1.2 Стандартная

Скачать книгу

<p>2</p>

Независимо от Фридмана в 1927 г. к такому же выводу пришёл бельгийский священник и астроном Жорж Леметр (см. далее).

<p>3</p>

Эффект Доплера заключается в том, что при удалении от нас какого-либо источника колебаний, воспринимаемая нами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается. При излучении происходит «покраснение», т. е. оптические линии спектра сдвигаются в сторону более длинных красных волн. В противном случае линии спектра смещаются в синюю сторону.

<p>4</p>

Такую закономерность можно объяснить, если рассматривать Вселенную в виде раздувающегося шара, на поверхности которого располагаются галактики и их группы. Представьте себе воздушный шар, на поверхности которого стоят две метки. Когда мы начнём его раздувать, то увидим, что с ростом размера шара увеличиваются и расстояния между метками. При этом, чем дальше друг от друга находятся метки на его поверхности, тем быстрее они будут удаляться при расширении. Допустим, что радиус воздушного шара удваивается каждую секунду. Тогда две метки, разделённые первоначально расстоянием в один сантиметр, через секунду окажутся уже на расстоянии двух сантиметров друг от друга (если измерять вдоль поверхности воздушного шара), так что их относительная скорость составит один сантиметр в секунду. С другой стороны, пара меток, которые были отделены десятью сантиметрами, через секунду после начала расширения разойдутся на двадцать сантиметров, так что их относительная скорость будет равна десяти сантиметрам в секунду. Точно так же происходит и в модели расширяющейся Вселенной: скорость, с которой любые две галактики удаляются друг от друга, пропорциональна расстоянию между ними. В этом случае красное смещение галактики должно быть прямо пропорционально её удалённости от нас – это та самая зависимость, которую обнаружил Хаббл. По закону Хаббла скорость удаления галактики определяется умножением расстояния до неё на некоторую постоянную, которая получила название постоянной Хаббла (Хокинг, 2006б).